Статья "Радиоактивность" (11 класс)

Вступление

Человечество вступило в новую эру своего развития, когда потенциальная мощь создаваемых им средств воздействия на среду обитания становится соизмеримой, а то и превосходящей силы природы. Впервые вопрос об учете «уязвимости» природы возник в связи с использованием атомной энергии, особенно в военных целях.

Современные экологические проблемы диктуют необходимость нового мышления. Люди, особенно те, кто несет ответственность за использование научно-технического прогресса, не только должны, но обязаны постоянно учитывать уязвимость природной среды, не допускать превышения пределов ее «прочности», дабы не вызвать необратимых процессов.

Проблема радиации и поведения радиоактивных веществ в биосфере – одна из волнующих человечество. У многих, если не у большинства, при слове «радиация» сердце тревожно сжимается. Для этого особого состояния психики человека предложен новый медицинский термин «атомный синдром».

Среди экологических проблем немногие приковывают к себе столь постоянное внимание общественности и вызывают так много споров, как вопрос о действии радиации на человека и окружающую среду. Беспокойство вызывают возможные последствия для здоровья людей от глобальных выпадений радиоактивных продуктов испытаний атомного и термоядерного оружия и аварий, имевших место на атомных электростанциях. Вопросы, связанные с поведением радиоактивности в биосфере волнуют мировую общественность в связи с работой предприятий атомной энергетики и перспективами развития атомно-энергетического комплекса. Проблема «Радиоактивность и экология становится проблемой не только научного, но также социального и политического характера.

Само явление радиоактивности «старо как мир» в буквальном смысле. Радиоактивность существовала на Земле задолго до зарождения на ней жизни. Радиация постепенно наполняет космическое пространство , радиоактивные вещества входят в состав Земли. Даже человек слегка радиоактивен.

Экологическая значимость радиационного фактора несомненна. Роль его в истории развития организма и экосистем не была постоянна. Изменение уровня радиации в биосфере приводило к вымиранию сообществ организмов, обладающих низкой радиационной устойчивостью, и благоприятствовало бурному развитию отдельных видов радиорезистентных организмов.

Явление радиоактивности было открыто в 1896 году. С тех пор многие талантливые люди посвятили свою жизнь изучению одной из самых волнующих загадок всех времен. Их усилиями в окружающем нас мире появились новые не присущие природе радионуклиды. Накопление искусственных радиоактивных веществ в биосфере, а также неконтролируемое перераспределение природных радионуклидов за счет различного рода технологической деятельности привело к ситуации, когда радиоактивность и радиоактивные загрязнения пришлось рассматривать как новые факторы, нарушающие экологическое равновесие.

Естественная радиоактивность в биосфере.

Радиоактивный фон.

Естественная радиация в биосфере вносит основной вклад  в общую радиацию (~80%). Её составляющими являются космическое излучение и радиация земного происхождения.

Все земные экологические проблемы в большей или меньшей степени связаны с космосом. Звёзды, по современным научным данным, представляют собой как бы огромные природные термоядерные реакторы, в которых происходит синтез химических элементов, кроме того звёзды являются мощными источниками космического излучения.

Космическое пространство буквально пронизано различными видами излучения, наиболее распространёнными носителями которого являются фотоны и нейтроны. Облака межзвёздного вещества представляют собой гигантскую область сильно ионизированной плазмы с радиусом от 100 до 200 световых лет. В состав космических лучей входят атомные ядра, движущиеся со скоростью света: протоны- 92%, ядра гелия- 6%, ядра элементов от лития до урана- 1% и электроны- 1%, а также электромагнитное излучение (γ-кванты) – 0,1%. Источник космических лучей должен представлять собой мощный ускоритель заряженных частиц.

Космическое излучение является важным фактором эволюции вещества в открытом космосе: нуклеосинтеза, образования молекул и их фрагментов. Предполагается, что процесс элементов солнечной системы мог сопровождаться космическими явлениями, происходящими за пределами солнечной системы. Естественный синтез тяжёлых радиоактивных ядер завершился около 5 млрд. лет назад, т. е. накануне образования солнечной системы, возраст которой оценивают в 4,6 млрд. лет. За это время вещество на Земле эволюционировало от пылегазовой туманности до сложных белковых структур. На протяжении всего этого времени эволюционный процесс и все экологические земные проблемы были прочно связаны с космосом, который был и остаётся источником космического излучения и вещества.

Уровень космического излучения на Земле не везде одинаков, растёт с высотой из-за уменьшения толщины защитного экрана атмосферы. При подъёме с уровня моря на высоту полёта авиалайнера доза облучения возрастает в 15-20 раз.

Естественным источником радиации на Земле являются также естественно радиоактивные вещества, входящие в её состав. Они образовались и постоянно вновь образуются без участия человека. Это прежде всего долгоживущие радиоактивные элементы, появившиеся, вероятно, одновременно с формированием планет Солнечной системы или, по крайней мере, с образованием Земли (⁴⁰К, ⁸⁷Rb, ¹⁴⁷Sm  и др.) Сюда же относятся радиоактивные семейства во главе с родоначальниками ураном и торием, а также образующиеся под действием космического излучения радионуклиды ²H, ³H, ⁷Be, ¹⁴C, ²² Na, и др. Сейчас известно более 300 естественных нуклидов.

Столь широкое представительство в природе радиоактивных нуклидов свидетельствует прежде всего о постоянном контакте всего живого на Земле, включая и человека, с радиоактивными веществами. Поскольку по химическим свойствам радиоизотопы не отличаются от стабильных, они следуют вместе с ними в соответствии с химическими и биологическими законами круговорота в природе по всем биологическим и пищевым цепочкам.

В организм человека непрерывно поступают радионуклиды через продукты питания, питьевую воду и вдыхаемый воздух. В органах и тканях человека устанавливается относительно постоянная концентрация естественных радионуклидов, находящихся в равновесии с поступлением внутрь организма и их выводом из него. В организме взрослого человека массой 70 кг содержится в среднем : 7·10^-4  г ²³⁸U, 5·10^-6  г  ²³⁵U, 7·10^-1 г    ²³²Th, 2,5·10^-10 г  ²²⁶ Ra, 3·10^-3 г ⁴⁰ К, а также  ¹⁴С,  ³Н,   ²¹⁰Ро,   ²¹⁰Рb. Они непрерывно поступают в организм и частично выводятся из него, поэтому изменение содержания долгоживущих естественных радионуклидов в продуктах питания, воде, воздухе нарушает уровень установившегося равновесия в организме человека. Около 70 %    ²¹⁰Pb и ²¹⁰Po от их общего количества в организме человека сосредоточено в скелете. Концентрация   ²¹⁰Ро в лёгких курящего человека в три раза больше, чем у некурящего.

В земной коре естественные радионуклиды могут быть рассеяны или сконцентрированы в виде месторождений (от 0,0005 до 84 г на 1 т земной коры). От этого зависит уровень радиации в конкретных местах земного шара. В некоторых участках проживания на Земле доза облучения повышена  в 50 раз и более по сравнению со средним значением.

Содержание радионуклидов  в биосфере Земли на протяжении всей истории постоянно менялось за счет убыли радиоактивных ядер в процессе распада, извержения вулканических пород, за счет функционирования природных ядерных реакторов, а также при прохождении солнечной системы через облака космической пыли.

Тот факт, что все виды флоры и фауны Земли, в том числе высших животных, включая млекопитающих и человека, возникли и эволюционно развивались на протяжении сотен миллионов лет при постоянном воздействии естественного (природного) Радиационного фона, оставался вне внимания большинства населения. Поэтому важным является основание того, что радиация – один из многих естественных факторов окружающей среды. 

Техногенно измененный радиоактивный фон

В последние десятилетия в результате человеческой деятельности происходит постоянное перераспределение естественных  радионуклидов  в окружающей среде (добыча и переработка полезных ископаемых, использование удобрений, производство и использование строительных материалов, обращение с технологическими отходами).

Кроме того появилось несколько сотен новых отсутсвующих в природе радионуклидов за счет ядерных реакций, осуществляемых человеком. Искусственные радионуклиды стали неотъемлемым компонентом биосферы. Таким образом жизнь на Земле сегодня существует и развивается под воздействием технологически измененного радиоактивного фона.

Радиоактивные загрязнения от сжигания каменного угля обусловлены выбросом в атмосферу содержащихся в нем радионуклидов ⁴⁰К и членов рядов ²³⁸U и ²³²Th . При сжигании происходит концентрирование радионуклидов в золе, часть которой в виде «летучей золы» происходит через фильтрующие системы, и шлаке. В регионах, где

Уголь используют в индивидуальных домах для обогрева и приготовления пищи, вынос золы особенно велик из-за отсутствия фильтрующих систем. Попытки установить обогащение радионуклидами приземного воздуха вокруг угольных электростанций, в пробах снега, в поверхностном слое почвы не всегда удавались. Однако активность радия в леднике, расположенном в 150 км от промышленного центра в Польше, оказалась в 50 раз выше в пробах льда, образовавшегося за последние 80 лет. Эффекты концентрировния подтвеждаются при сравнении верхних слоев почвы в промышленных и сельских районах. В 30-см слое почвы в радиусе 20 км от угольной станции годовой прирост количеств тория, радия и ⁴⁰К  составляет доли процентов от естественных концентраций. В целом для населения Земли вклад их в золу составляет 2*10^-2% от дозы, обусловленной естественным фоном.

Особого внимания заслуживает использование зольной пыли, собираемой очистными фильтрами, в качестве добавок к бетонам или для улучшения структуры почв. Длительное применение фосфатных удобрений увеличивает активность урана, тория и продуктов их семейств в почве на 0,25-1%. Радиоактивное загрязнение пищевых культур обычно незначи- тельное. Однако если удобрения применяют в жидком виде, пищевые продукты могут загрязняться радиоактивными веществами. Например, концентрация радия в молоке может достигать 25Бк*м^-3.

Сами предприятия, производящие фосфатные удобрения, способствуют повышению концентрации урана, радия, Радона, тория в подземном воздухе в 2-14 раз по сравнению с их естественными концентрациями. Дополнительное загрязнение этими радионуклидами обусловлено сбросами в окружающую среду жидких отходов фосфатных производств, а также использованием их побочных продуктов – фосфогипса,  шлаков в строительной промышленности. 

Радон. Радиоактивный фон в помещениях

В 80-е годы специалистами дана оценка с новых подходов вклада в технологически измененный радиоактивный фон от радона и продуктов распада. Эта составляющая фона ответственна примерно за 3\4 годовой индивидуальной эффективной эквивалентной дозы от земных источников радиации и  половину от  всех естественных источников радиации.

Радиоактивный газ радон образуется при распаде радия. Он выделяется из земной коры повсеместно. Человек всегда подвергался  и подвергается воздействию радона, большую часть которого он получает внутри помещений. (Население промышленно развитых стран около 80% времени проводит внутри жилых и производственных помещений).

Внутри зданий радон появляется вследствие просачивания через фундамент и пол из грунта, а также за счет эмалирования из стен, полов, потолков, выполненных из строительных материалов (горных пород или грунтов). Радон концентрируется в помещении, если они изолированы от внешней среды.

Содержание радионуклидов в стройматериалах имеет широкий диапазон значений (от 2-5до 4700 Бк·кг^-1). Радиоактивность строительного камня зависит от использованной для его производства горной породы. Наиболее высокие удельные активности естественных радионуклидов характерны для пород вулканического происхождения (гранит, туф, пемза), а наиболее низкие- карбонатных пород (мрамор, известняк). Песок и гравий, как правило, имеют удельную активность естественных радионуклидов, близкую к средней для почв или земной коры (табл.1). Для керамзита, также как и для глин и красного кирпича, характерна умеренно повышенная удельная активность радионуклидов. В силикатном кирпиче она в несколько раз ниже, чем в красном глиняном кирпиче. Для бетона характерен достаточно большой диапазон вариаций радиоактивности, обусловленной прежде всего радионуклидами заполнителей.

Одни и те же стройматериалы, добываемые или изготовляемые в разных странах, могут значительно различаться по удельной активности. Наибольшее содержание радиоактивных веществ установлено в шведских, а также в норвежских и финских материалах. Особого внимания заслуживают материалы, изготовленные из отходов промышленности (золы, шлаки, фосфогипс, красный шлак от переработки бокситов, доменный шлак, др.).

Среднее значение активности в стройматериалах России близко к среднему значению этой величины для почв и приблизительно в 11,5 раза ниже среднего значения земной коры (Кларков). Диапазон вариаций для отдельных регионов составляет 30-180 Бк·кг^-1. Аналогичные вариации можно ожидать для диапазона различий γ- фона в зданиях.

Таблица 1

Удельная активность естественных радионуклидов

 в породах, почве и земной коре.

Порода	Удельная активность, Бк·кг-1
	226Ra	218Th	40K
Гранит Диабаз Базальт Кварцепорфир Кварцит Известняк, мрамор Глинистый сланец Боксит Песок, гравий Глина Мергель	78 18 33 85 30 18 67 104 26 10-40 85	74 18 26 96 33 15 67 333 22 30-110 59	999 148 370 1517 629 37 666 740 333 480-520 777
Почва Земная кора	25 33	28 39	529 656

В отношении материалов с повышенным содержанием естественных радионуклидов может возникнуть необходимость ограничения  их применения в строительстве. Однако, отсутствие систематических данных о всех используемых  материалах не позволяет достаточно корректно  определить сами понятия материалов с нормальной и с повышенной удельной активностью.

             Очень высокие значения γ- фона и концентраций радона регистрируют последнее время все чаще. Превышение радона в 5000 раз по сравнению с наружным воздухом обнаружено в последние годы в некоторых домах в Швеции, Финляндии, Великобритании, США. Однако причиной возрастания содержания радона внутри помещения является не только строительный материал, но также грунт под зданием.  Поэтому в некоторых деревянных домах концентрация радона даже выше, чем в кирпичных, хотя дерево выделяет совершенно ничтожное количество радона по сравнению с другими материалами. Часть радона в здании накапливается также из природного газа и воды.

Содержание радона в воде зависит от источника водоснабжения, колеблется от нуля до 100 млн. Бк·м^-3 . Много радона может содержать вода из глубоких скважин или артезианских колодцев. При кипячении воды большая часть радона  улетучивается. Даже поступающий с некипяченой водой радон быстро выводится из организма. В то же время при пользовании горячим душем возможно повышение содержания радона в воздухе ванной комнаты и попадание активных продуктов распада и самого радона в легкие.

В разных помещениях одного дома  радиоактивность неодинакова, может отличаться в несколько десятков раз. Радон в основном проникает в дом вместе с воздухом, вытягивается из почвы вследствие разницы в давлениях внутри и вне дома. Эта разница (~0,0001 атм.) возникает отчасти благодаря   эффекту  «дымохода», связанному с тем, что теплый воздух всегда стремится подняться. Воздух проходит в помещение через различные щели и неплотности, и в особенности вокруг оконных и дверных рам, а также труб и электропроводки. Разницу в давлениях может создавать также ветер. Вместе с воздухом в помещение проникает радон. Скорость его поступления зависит от проницаемости почвы по отношению к воздушному потоку, а также от других геологических факторов и особенностей конструкции зданий. В большинстве домов воздух обновляется за один два часа. Такой обмен сопровождается постоянной утечкой энергии.          В тоже время уплотнение дверных и оконных рам, заделывание щелей в корпусе зданий приводит к снижению скорости вентиляции, а, следовательно, к повышению количества различных примесей и радона в том числе, внутри помещения. И, наконец, химические взаимодействия с частицами, взвешенными в воздухе, с различными поверхностями также влияют на концентрацию радона и продуктов его распада (свинца, висмута). Совокупная изменчивость скоростей поступления, скорости вентиляции и скоростей химических реакций и даёт огромный диапазон концентраций этих веществ. В США, например, они варьируют в пределах четырех порядков – от нескольких беккерелей на кубический метр воздуха до более 10 000 при среднем значении 50 Бк*м^-3. Средний уровень радиации в помещениях и соответствует дозе облучения, примерно в три раза превышающей ту, что человек получает в течение всей своей жизни при рентгеновском и других медицинских обследованиях. Те, кто живет в домах с большим содержанием радона, получает пропорционально большую дозу облучения. Оценки, сделанные в США, показывают, что реально сотни тысяч людей живут в домах, где высока концентрация радона. В домах с высокими концентрациями радона люди получают за год такую же дозу радиации, какую получили жители Чернобыля и окрестностей в результате взрыва реактора АЭС и поступления радиоактивных веществ в атмосферу.

По этим оценкам средняя концентрация радона в  американских домах должна давать заболевания раком легких в одном случае из 250, что соответствует вероятности 0,4% или 10 тыс. смертей в год в США.

Во многих странах уже около 10 лет ведется работа, причем в ранге государственных программ, по выявлению и оздоровлению таких мест и таких домов. В Великобритании выявлено 20 тыс. домов с повышенным содержанием радона. Домовладельцы обеспечены памяткой о том, как избавиться от этого неблагоприятного фактора. Меры защиты несложные и недорогие: вентиляция подпольного пространства, герметизация полов и вентиляция помещения. По оценкам специалистов в России подлежит еще выявить несколько миллионов жителей, которые, сами того не ведая, получают дозу больше, чем в чернобыльской зоне. Выход здесь один: надо немедленно находить помещения с такой опасностью и проживающих в них людей, именно им угрожает рак легких. Оценки свидетельствуют, что в России от радонового рака умирает ежегодно около 15 тыс. человек.

Снятие дозовой нагрузки только у высокооблучаемого радоном контингента будет эквивалентно за 50 лет еще примерно 50»чернобылям». На шкале риска смертельных заболеваний «радон в помещении» стоит в числе главных (наряду с курением).

В решение проблемы «радона» должны быть включены строители энергии, товаров широкого потребления, специалисты в области демографии, метеорологии, - все, кто занимается или проявляет интерес к проблемам здоровья, сохранения окружающей среды. Важно отношение и самих жильцов, которые не осведомлены о потенциальных опасностях для здоровья в их доме, в частности, радонового фактора, как, впрочем, и других тоже. Ответственность за последствия  должна разделять вся цепочка лиц от инженера, архитектора и строителя до представителей местного самоуправления и жильцов.

Для корректной оценки радиационного фона в жилых помещениях требуется специальная аппаратура, позволяющая измерять низкие активности естественных радионуклидов в объектах вашей среды. Применение же радиометрического контроля строительных материалов, а также повышение эффективности вентиляционных систем открывает возможности регулирования одного из основных (~50%) природных источников излучения.

По современным оценкам концентрация радона в домах варьирует в пределах четырех порядков. Особого внимания заслуживают случаи аномально высоких значений объемных активностей радона в отдельных домах. Максимально зарегистрированные значения объемной активности радона составляют 20 000 Бк·м^-3 (Швеция). Среднее значение колеблется в зависимости от стран от 6 до 60 Бк·м^-3. Около 1%  населения проживает в домах, в воздухе которых содержится более 100 Бк·м^-3  (0,6 бэр·год^-1),0,01% живущих в зданиях с повышенным содержанием радона дышат воздухом, содержащим ~400 Бк·м^-3 .

До 1990 года ни в одной стране не устанавливались нормативы на содержание радона и дочерних продуктов распада в зданиях. И только углубленные эпидемиологические исследования, проведенные в последние десятилетия, выявили относительно высокие значения доз, полученные отдельными группами населения за счет продуктов радона, находящихся в воздухе жилых помещений. В связи с этим проблема радона приобрела существенное значение. В настоящее время в ряде стран приняты нормы допустимых концентраций радона внутри помещений. Соответствующие нормативы для существующих и проектируемых зданий приведены в таблице.                 

Таблица 2

Нормативы равновесной концентрации радона

В воздухе жилых помещений, Бк*м^-3

Страна	Существующие здания	Проектируемые здания
Швеция Финляндия США Канада ФРГ Великобритания Россия	100 400 80 400 200 200 200	100 100 - - - - 100
Международная комиссия по радиационной защите.	200	100

Экологические последствия ядерных взрывов

Мощным источником загрязнения биосферы и изменения радиоактивного фона являются ядерные взрывы. Каждый из нас подвергается облучению радионуклидами глобальных выпадений в результате испытаний ядерного оружия. С 1945 по 1981 г. в атмосфере было осуществлено более 400 взрывов ядерных устройств США, СССР, Великобритании, Франции и КНР различного типа и мощности. В результате  в биосферу выброшено 12,5 т продуктов деления. Для сравнения следует отметить, что при взрыве атомной бомбы над Хиросимой выделилось 1,1 кг продуктов. Кроме этого  в биосферу выброшено 3,4 т плутония и в меньших количествах других трансурановых элементов. В момент воздушного ядерного взрыва, вследствие воздействия нейтронов с ядрами атомов воздуха образуются радиоактивные изотопы водорода ³Т  и углерода ¹⁴ С. Выброс трития примерно в 3 раза выше его равновесного содержания, углерода-14 больше на 2,6%.

       При взрыве радиоактивное облако, содержащее продукты ядерных реакций, поднимается на большую высоту. Она зависит от мощности взрыва, его типа (воздушный, наземный, подводный), места проведения испытаний и метеорологических условий. Среднее время пребывания продуктов в стратосфере от 3 до24 месяцев,  наиболее интенсивное выпадение их происходит в весенние месяцы. В тропосфере радионуклиды после взрыва остаются в среднем  около месяца, опускаясь и рассеиваясь по поверхности земного шара.

К 1980 году человечество получило 12% всей дозы от ядерных взрывов в атмосфере.

Цезий-137 и стронций-90 (Т_1/2 ~30лет) будут давать вклад в облучение приблизительно до конца этого века.

При подземных испытаниях в атмосферу выделяется  1-2% образующейся радиоактивности. Выделившиеся в атмосферу радионуклиды цезия и стронция (за счет летучих предшественников короткоживущих нуклидов криптона и ксенона) выпадают на землю в течение нескольких часов. Таким образом, выпадение продуктов подземных взрывов носят в основном локальный характер.

Оценка нынешней средней мощности эффективной эквивалентной дозы, обусловленной продуктами взрывов, дала величину около 15 МК 3в*год^-1 (~1% от мощности дозы, обусловленной естественным радиоактивным фоном 2 м 3в*год^-1).

Атомная энергетика и радиоактивность в биосфере

Производство атомной энергии создаёт еще один источник поступления радиоактивности в биосферу. Атомные электростанции являются частью огромного производственного комплекса, называемого ядерным топливным циклом. Он включает ряд предприятий, начиная с добычи урановой  руды, и далее получение соединений урана,  обогащение его ураном-235, изготовление тепловыделяющих элементов (твэлов), использование их в атомных реакторах, переработку облученного ядерного топлива. Последнюю  стадию представляет захоронение радиоактивных отходов. Все этапы этого производства сопряжены и способствуют загрязнению окружающей среды естественными радиоактивными веществами.

Уран получают из руды,  добываемой в различных странах (Канада, Франция, ЮАР, США). Планируемое производство урана  в 2000 г. составило 120 тыс. т (в 1979 г. – 38 тыс. т). При добыче урана извлекается большое количество руды с концентрацией урана от 0,1 до 3%.Концентрации активности в руде в тысячи раз превышают значения,  Характерные для окружающей среды.  Основным компонентом загрязнения  является радон. На металлургических заводах при  обработке и очистке уранового концентрата, а также на производствах по получению оксида или металлического урана, выбросы радионуклидов  в биосферу весьма малы.

При работе АЭС попадание радиоактивных веществ в биосферу связано с возможной разгерметизацией отдельных твэлов. Некоторые радионуклиды быстро распадаются, другие живут долго. Величина радиоактивных выбросов  у разных реакторов колеблется в различных пределах. В последнее время наблюдается тенденция к уменьшению количества выбросов из ядерных реакторов.

Радиоактивные выбросы АЭС и другие предприятий ядерного топливного цикла, работающих  в технологически нормальном режиме, регулируются жесткими нормативами, в результате чего выбросы районе мало изменяют природный фон и естественное содержание радионуклидов в объектах природной среды. Используемые на АЭС технические меры обеспечивают при нормальных условиях эксплуатации  высокий процент удержания радионуклидов.

Основную долю в выбросах радионуклидов АЭС составляют продукты деления куда входят инертные радиоактивные газы, тритий, изотопы  йода, цезия. Среди инертных радиоактивных газов особую значимость имеет криптон-85. Увеличение его концентрации в атмосфере может изменить в результате ионизации электропроводимость воздушной среды и вызывать труднопрогнозирируемые геофизические эффекты (уменьшение электрического заряда Земли, изменение магнитного поля, др.). В настоящее время не представляет возможным сделать выводы о влиянии повышения концентрации криптона на электрическое состояние атмосферы, поскольку необходим учет всех основных факторов, действующих на электропроводимость воздуха (в частности, загрязнение атмосферы), и необходимо детальное изучение данной проблемы.

 На АЭС предусмотрена многобарьерная система изоляции радиоактивных веществ от окружающей среды. В неё входит: кристаллическая решётка топлива, в которой удерживаются радиоактивные продукты деления; герметическая оболочка топливного элемента; стенки корпуса реактора и трубопроводов с теплоносителем; всевозможные фильтры, железобетонные и стальные стены, включая контейнмент-колпак. охватывающий всю реакторную установку. В нормальных условиях все эти барьеры обеспечивают требуемую изоляцию реактивных веществ от окружающей среды. Как следствие этого, при нормальной работе АЭС население испытывает дополнительные радиоактивные воздействия, не более 1% от естественного радиоактивного фона.

В настоящее время в хранилищах АЭС разного типа накопилось около 37 тыс. тонн отработавшего ядерного топлива, извлеченного из реакторов. В год  перерабатывается 700-750 тонн облученного топлива.

При переработке такого топлива из него извлекается уран и плутоний с целью дальнейшего использования в качестве топлива атомных реакторов. Остальные радионуклиды продукты деления U и Pu являются высокоактивными отходами. Которые подлежат контролируемому хранению или захоронению. Извлекаемые при переработке  ⁹⁰Sr, ¹³⁷ Cs  и ряд других радионуклидов частично используются в изотопных источниках тока. В дальнейшем предвидится расширение применения изотопов нептуния. Плутония и трансплутониевых элементов америция и кюрия.

Перед поступлением на переработку сборки тепловыделяющих элементов обычно выдерживаются в специальных хранилищах АЭС в течение длительного периода времени (от 4 месяцев до нескольких лет). Поэтому основное значение в выбросах предприятий по переработке имеют долгоживущие радионуклиды.

Надёжная долговременная изоляция отходов от биосферы является  важнейшей проблемой, от решения которой. В конечном счете, зависит осуществление планов развития ядерной энергетики. Наибольшее внимание уделяется вопросам, связанным с разработкой  методов обращения с высокоактивными отходами, в которых сосредоточено 99% активности отработавших тепловыделяющих элементов атомных реакторов. Активность многих осколочных нуклидов сохраняется в течение сотен лет, а активность трансурановых и некоторых осколочных нуклидов, таких как ¹²⁹I, ¹⁴C, ⁹⁸ Тс- в течение сотен тысяч лет.

В последние годы начато серьезное изучение экологической опасности трития, йода, радиоуглерода в глобальном, региональном и локальном масштабе. Вред от этих радионуклидов, проникающих в жизненно важные органы человека, не может быть оценен лишь на основе создаваемой ими дозовой нагрузки.

Регламентирующей основой при выборе способов обращения с отходами служат рекомендации Международной комиссии по по радиоактивной защите (МКРЗ), а также документы специальных органов в каждой стране, устанавливающие предельно допустимые уровни загрязнений природных объектов по каждому радионуклиду. В России таким документом являются Нормы радиационной безопасности (НРБ-76/87). На основе этих норм устанавливаются предельно допустимые выбросы вредных веществ из промышленных источников в атмосферу ,обеспечивающие соблюдение стандартов (допустимых концентраций ) на чистоту воздуха для населения, животного и растительного мира.

В США применяют нормы ALAP (as low as practicable),,, т.е. столь низкие нормы сборов радионуклидов в окружающую среду, какие только  можно технически достичь. Они значительно ниже предельно допустимых  и рекомендованных МКРЗ норм,  в основе которых лежит принцип ALARA (as low as reasonably achievable), т.е. настолько низких, насколько это целесообразно и приемлемо с учетом социальных и  экономических факторов.

История не знает другой отрасли промышленности, кроме атомной, к которой в самом начале ее воздействия на окружающую среду. Тем не менее не все задачи обезвреживания радиоактивных отходов доведены до технически приемлемых решений. Это задачи извлечения из газовых выбросов трития, иода, криптона, углерода, сокращения объемов образующихся в результате переработки топлива жидких отходов, разработки промышленных методов отверждения отходов высокого и среднего уровня  активности с получением механически, химически, теоретически и радиационностойких композиций, а также разработки способов хранения и захоронения отвержденных продуктов.

Основная часть отходов образуется на двух стадиях ядерного топливного цикла: на атомных электростанциях (отходы среднего и низкого уровня активности) и в процессе переработки отработавшего ядерного топлива, а также его хранения. Переработка топлива АЭС производится с целью его регенерации для второго использования  (замкнутый ядерный топливный цикл). В открытом цикле облученное топливо отправляют  на захоронение. При регенерации топлива стоит проблема обращения с высокоактивными отходами. При этом используется один из распространенных подходов к решению экологических проблем – преобразование опасных отходов в нерастворимые неподвижные формы или их заключение в некорродирующие материалы.

 Многобарьерный принцип защиты окружающей среды от радиоактивных отходов основан прежде всего на создании иммобилизационного барьера (отверждение, остекловывание, проведение в минералопобрые керамики), технического барьера (выбор места захоронения в подходящую геологическую формацию). В России разработана опытно-промышленная технология включения радионуклидов в стекло, отвечающее требованиям высокой химической устойчивости, низкой скорости выщелачивания радионуклидов в случае контакта с водой, термической и радиационной стойкости, обеспечивающих стабильность отходов при длительности хранения. Более прочные иммобилизирующие материалы создаются на основе стабильных новообразованных минералов (пирохлоров, перовскитов, цирконолитов, монацитов, содалитов, др.).

Использование нержавеющей стали, меди, титана для изготовления контейнера формирует второй «технический» барьер.

Третий барьер впервые проявился при работе природного ядерного реактора в Габоне (1,8 млрд. лет назад). Основная часть продуктов деления и актинидов была поглощена глинистыми минералами. Следовательно, хранилища радиоактивных отходов следует окружать глинами  с высокой ионообменной емкостью. Контейнеры с отходами могут быть также помещены в донные океанические осадки,  соляные купола, пустоты в однородных изверженных породах.

Можно рассматривать четыре  способа изоляции отходов, в той или иной степени обеспечивающих предотвращения загрязнения биосферы радионуклидами: хранение радионуклидов на поверхности Земли, захоронение в глубинные геологические формации, превращение долгоживущих нуклидов в короткоживущие сжиганием в ядерных реакторах, удаление в космос за пределы Земли, захоронением в ядерных реакторах, удаление в космос за  пределы земли.

На практике, однако,   пока используется только хранение отходов на поверхности Земли, при котором контролируемое хранение отходов осуществляют  в надежно защищенных, многостенных хранилищах, обеспеченных сложными системами охлаждения,  вентиляции и контроля.

                                              Удаление высокоактивных отходов в космическое пространство за пределы Земли обеспечивает наиболее полную изоляцию от человека и окружающей среды, если не учитывать нерешенную проблему надежности при запуске космических аппаратов и последствия возможного аварийного повторного входа в атмосферу капсулы с отходами.

Превращение долгоживущих радионуклидов в короткоживущие  и стабильные облучением в реакторе или на ускорителе можно рассматривать как заманчивую идею, позволяющую решить проблему их обезвреживания. Однако оценка этого метода показала, что, хотя он реально осуществим, современный уровень техники недостаточен для его успешной реализации.

Сегодня из способов окончательного удаления отходов из биосферы практически осуществим лишь способ захоронения контейнеров с радиоактивными отходами в шахтные выработки в геологических глубинах устойчивых формациях.

Методы захоронения непереработанного топлива ядерных реакторов начали активно разрабатывать лишь в последнее десятилетие. В 1985 г. было сдано в эксплуатацию первое в мире хранилище для отработавшего топлива в Швейцарии. Хранилище сооружено в скальных породах на глубине около 50 метров. Здесь топливо будет хранится около 40 лет. В течение этого времени будет построено хранилище для окончательного удаления топлива, сдача в эксплуатацию которого предусмотрена к 2020 году. В США предполагают закончить строительство первого хранилища для окончательного удаления топлива в 1998 г., Канаде – после 2010 года.

Таким образом до начала окончательного захоронения отходов высокого уровня активности есть еще несколько десятилетий. За это время должны быть уточнены условия безопасного и надежного захоронения отходов.

Годовая коллективная эффективная доза облучения от всего ядерного цикла в связи с ростом производства атомной энергии возрастает от 500 чел. * 3в в 1980 г. до 10 00 и 200.000 чел.*3в в 2000 и 2010 гг. соответственно. Однако даже при очевидном существенном приросте дозы, сами средние значения их к 2100 году не превысят 1% от естественного фона.

Люди, проживающие вблизи ядерных реакторов, без сомнения, получают большие дозы, чем население в среднем. И тем не менее в настоящее время эти дозы не превышают нескольких процентов естенвенного фона.

Такие оценки делаются для нормально работающих ядерных установок. И конечно, дозы значительно повышаются в аварийных ситуациях. Известны последствия наиболее крупных аварий: на плутониевом заводе в Уиндскейе в 1957 г. (Великобритания), на Южном Урале в 1957 г. (СССР) ., на АЭС «Три-Майл-Айленд» в 1979 г. (США) , на АЭС Чернобыля (СССР) . Аварии существенно различаются по объему выброса и радионуклидному составу, по тяжести последствий воздействия    этих выбросов и размерам территории подвергшейся загрязнению долгоживущими радионуклидами и выведенной из хозяйственного использования. Основной выброс в результате аварий в Уинскейле и на АЭС «Три-Майл-Айленд» составили изотопы йода, на Урале-Стронций-90. В Чернобыле наравне с йодом, который существенно распространился не только по территории СССР, но и стран Восточной и Западной Европы, в большом количестве попал в биосферу цезий-137, другие продукты деления и трансурановые элементы (~70 кг продуктов деления, 11-12 кг плутония).

На Чернобыльской АЭС произошло разрушение реактора вследсвие нарушения персоналом порядка и режима работы реакторной установки. Пожар продолжался несколько суток, температура в аварийной зоне достигла 2500⁰С. Коллективная эффективная доза внешнего и внутреннего облучения от выброшенной радиоактивности составит величину ~5*10⁵  чел*3в (восьмая часть дозы от ядерных испытаний в атмосфере).

При всей тяжести масштабов чернобыльской катастрофы они несопоставимы с последствиями взрывов атомных бомб. По результатам печальной статистики Хиросимы и Нагасаки число погибших за один год после взрывов составило 180 тысяч человек в дополнение к 160 тыс. заболевших. Общие потери достигли  6,6 миллиона человеко-лет полноценной жизни, что в 5 тысяч раз превышает острые чернобыльские потери.

И все же в настоящее время, наиболее серьезного рассмотрения заслуживают аварийные ситуации в атомной энергетики: Масштабы возможных аварий на предприятиях ядерного топливного цикла, а не уровень воздействия на человека и окружающую среду в условиях нормальной эксплуатации сегодня в значительной степени и определяют отношение общественности  к ядерной энергетике. Крупные аварии подорвали доверие общественности к утверждению специалистов о ее безопасности. Необходимы конструктивные меры, защищающие общество от возможности повторения подобных событий.

В целом по частоте несчастных случаев практическое использование атомной энергии в послевоенные годы  занимает место в ряду наиболее благоприятных отраслей промышленности - швейной, пищевой и ткацкой. Не изменила общей картины и чернобыльская авария. В тоже время ядерная энергетика – потенциально опасная отрасль энергопроизводства. Специалисты, занятые созданием АЭС, и ранее уделяли большое внимание оснащению этих объектов разветвленной системой контроля и ограничения масштаба и локализации аварии. Тем не менее ясно, что система предупреждения и локализации радиационных аварий на АЭС  нуждается  в существенном усовершенствовании в целях  увеличения надежности АЭС и снижения масштаба возможных радиационных аварий.

Радиация и медицина

По последним оценкам НКДАР при ООН основной вклад в дозу, получаемую человеком от искусственных источников радиации, вносят медицинские процедуры с использованием рентгеновского излучения  и методы лечения с применением радионуклидов.

В последние годы для терапии злокачественных опухолей начинают применяться быстрые протоны, нейтроны и π- мезоны, получаемые с помощью ускорителей заряженных частиц. Весьма эффективным терапевтическим средством является применение бороседержащих препаратов. Они хорошо концентрируются в опухолях, а один из изотопов бора ¹⁰В с большой вероятностью расщепляется с испусканием α- частицы под действием медленных нейтронов.

Наибольшее развитие получили рентгеновские обследования населения с целью диагностики заболевания. Частота обследования в течение одного года на тысячу человек – 300 -900 процедур в промышленно развитых странах и 100-200 в развивающихся странах. Технические усовершенствования и повышение квалификации персонала позволяют значительно уменьшить дозы облучения при этих процедурах. Сюда относятся уменьшение площади рентгеновского пучка, его фильтрация, убирающая лишнее излучение, использование более чувствительных пленок, правильная экранировка. Большим достижением в рентгенодиагностике является компьютерная томография. Применение этого метода снижает дозу излучения в 25-50 раз.

Частота диагностических обследований с использованием радиоактивных нуклидов существенно меньше частоты рентгенологических обследований  (для промышленно развитых стран 10-40 обследований в год на 1. тыс. человек, для развивающихся стран 0,2-2 на 1 тыс. человек в год). Вклад этого типа обследований в эффективную дозу в настоящее время примерно в 20 раз меньше, чем от рентгенодиагностирующих процедур в среднюю эффективную эквивалентную дозу доминирует среди всех видов использования ионизирующих излучений в медицине.

Следует отметить еще один вид облучения, опасный для человека – это облучение от часов и других приборов со светящими красками, содержащими радиолюминесцентные составы. Например, в Великобритании до сих пор в обращении находится 800 000 часов с циферблатом, содержащим радий. Радиоактивные вещества используются также в светящихся табло, указателях приборов Вклад в дозу от такого рода радиоисточников сопоставим с дозой от атомной энергетики.

Биологическое действие излучения

Первые работы с ионизирующими излучениями привели к радиационным поражениям. Уже в 1895 г. помощник Рентгена Вильям Груббе получил радиационный ожог рук и последующее тяжелое воспалительное заболевание кожи. Ожог и долго заживающую язву получил Анри Беккерель (пробирка с радием несколько дней пролежала  в его жилетном кармане). В настоящее время известно, вред здоровью от радиации проявляется многочисленными эффектами в виде лучевой болезни, ожогов, катаракты, бесплодия, воспаления различных органов, лейкозов, раков, поражений плода и наследственных болезней.

Международная комиссия по радиационной защите придерживается концепции о вредности радиации в самых малых дозах. В последние десятилетия в связи с проблемой загрязнения биосферы продуктами ядерных взрывов большое внимание уделяется генетическим последствиям облучения. Сейчас уже доказана наследственная природа более 500 различных заболеваний человека, среди которых диабет, гемофилия, шизофрения. От наследственных заболеваний страдает от 2 до 3% населения земного шара. Воздействие ионизирующих излучений на гены полых клеток может вызвать образование вредных мутаций, которые будут передаваться из поколения в поколение, увеличивая «мутационный груз» всего человечества.

В каждой клетке человеческого организма 46 хромосом содержат около 10 тыс. генов, поэтому,  хотя вероятность возникновения мутации определенного гена мала, в целом для клетки она значительна.

Одна из радиобиологических концепций основана на беспороговой линейной зависимости генетического эффекта от дозы облучения во всем диапазоне мыслимых лучевых воздействий. Однако эта гипотеза строго не доказана, поскольку изученные эффекты лежат в области больших доз, а эксполяризация линейных зависимостей эффекта от дозы с учетом точности измерений обоих параметров может маскировать наличие порога. В радиационной генетике недавно обнаружены явления пострадиационого восстановления генетических структур, что делает гипотезу наличия порога более вероятной. О радиационной устойчивости генов говорит также факт развития и совершенствования человечества в условиях естественного радиоацинного фона.

Каков же первичный процесс действия излучений на живые клетки?

Во всех случаях воздействия ионизирующих излучений на ткани. Поглощенная энергия тратится на разрыв химических связей с образованием высокоактивных в химическом отношении соединений (свободных радикалов). Поскольку у млекопитающих основную часть живого организма составляет вода (у человека около 75%), решающее значение имеет косвенное воздействие через ионизацию молекул воды и химизм последующих реакций со свободными радикалами. Непосредственно или через цепь вторичных превращений свободные радикалы, взаимодействуя с молекулами белков, ведут к разрушению клеток живой ткани в основном за счет энергично протекающих процессов  окисления.

В радиобиологии устойчивость организма к воздействию радиации называют резистенцией. Наименьшей резистенцией обладают млекопитающие, наибольшей одноклеточные организмы.

Некоторые бактерии с особо высокой устойчивостью к радиации обнаружены в воде, облученной дозой 10⁵ Гр.

Что касается высших животных, то для них более важное значение имеет чувствительность к радиации отдельных систем органов.

Природные биологические объекты постоянно находятся под действием космического фона. Изменение последнего имеет определенную периодичность (циклы солнечной активности), что в свою очередь сказывается на содержание радионуклидов, например, углерода-14, и должно влиять на жизнедеятельность биологических объектов. С 11-летним циклом солнечной активности связывают, например, периодические изменения популяции каракуртов. Проявления действия радиации весьма сложны. Они могут вызывать образование разного рода опухолей, этот эффект может проявляться через десятки лет, иногда для его проявления требуется вся жизнь или жизнь  нескольких поколений (таблица 3).

В то же время известен стимулирующий эффект действия малых доз излучения. Облучение всего тела малыми дозами может уменьшить вероятность образования раковых опухолей и тормозит дальнейшее их развитие, ускоряется заживление ран, возрастает сопротивляемость организма инфекциям.

Таблица 3

Ориентировочный перечень факторов окружающей среды, оказывающих влияние на распространение некоторых классов и групп болезней.

№ п/п	Болезни	Факторы окружающей среды
1	Болезни системы органов кровообращения	1.    Суммарный индекс загрязнения атмосферного воздуха химическими веществами; 2.    шум; 3.    электромагнитные поля; 4.    состав питьевой воды (хлориды, нитраты, нитриты, жесткость); 5.    эндемичность территории по микроэлементам (кальций, магний, медь); 6.    загрязнение продуктов питания пестицидами; 7.    особенности климата; 8.    ионизирующая радиация.
2	Болезни органов дыхания	1.    Загрязнение атмосферного воздуха химическими веществами и пылью; 2.    погодные условия; 3.    социальные условия; 4.    ионизирующая радиация.
3	Болезни органов пищеварения	1.    Загрязнение продуктов питания и воды ядохимикатами; 2.    эндемичность местности по микроэлементам; 3.    социальный уровень, материальный уровень. 4.    загрязнение атмосферного воздуха, особенно диоксидом серы; 5.    состав питьевой воды, её жёсткость; 6.    шум; 7.    ионизирующее излучение.
4	Болезни эндокринной системы	1.       Загрязнение атмосферного воздуха, особенно оксидом углерода; 2.       эндемичность местности по микроэлементам, загрязнённость солями тяжёлых металлов; 3.       уровень инсоляции; 4.       электромагнитные поля; 5.       жёсткость питьевой воды; 6.       ионизирующее излучение.
5	Болезни крови	1.    Эндемичность территории по микроэлементам, особенно хрому, кобальту, железу. 2.    электромагнитные поля; 3.    загрязнённость пищи и воды нитратами и нитритами, пестицидами;   4.   ионизирующее излучение.
6	Болезни аллергической природы	1.    Суммарный индекс загрязнения атмосферного воздуха;  2.    социальные условия; 3.    загрязнение пищи и воды пестицидами; 4.    ионизирующее излучение.
7	Болезни кожи и подкожной клетчатки	1.    Уровень инсоляции; 2.     недостаток или избыток микроэлементов во внешней среде; 3.    загрязнение атмосферного воздуха химическими веществами в сочетании с природными факторами (осадки, туман, давление); 4.    ионизирующее излучение.
8	Патология беременности и врождённые аномалии	1.    Загрязнение атмосферного воздуха химическими веществами; 2.    электромагнитные поля; 3.    загрязнение окружающей среды ядохимикатами; 4.    шум; 5.    недостаток или избыток микроэлементов во внешней среде; 6.    ионизирующая радиация.
9	Психические расстройства	1.    Суммарный уровень загрязнения воздуха химическими веществами; 2.    шум; 3.    электромагнитные поля; 4.    загрязнение среды ядохимикатами; 5.    ионизирующая радиация.
10	Болезни органов мочевыделительной и половой систем	1.    Недостаток или избыток микроэлементов; 2.    загрязнение атмосферного воздуха; 3.    состав и жёсткость питьевой воды; 4.    ионизирующая радиация.
11	Злокачественные новообразования	1.    Загрязнение воздуха, особенно канцерогенными веществами; 2.    загрязнение пищи и воды нитратами, нитритами и пестицидами; 3.    эндемичность местности по микроэлементам; 4.    состав и жёсткость питьевой воды; 5.    ионизирующая радиация.

Радиационный мутагенез.

Развитие флоры и фауны. Антропогенез.

Содержание радионуклидов в биосфере не было постоянным. В отдельные продолжительные периоды отмечены увеличения радиационного фона, что связывают с увеличением содержания урана в биосфере.

Эпохи интенсивного накопления урана повторялись с периодичностью в 220 млн. лет, это совпадает с периодичностью галактического года. В течение галактического года существовало еще 7 периодов уранонакопления, повторяющихся в интервале в 32 млн. лет. Такие периоды обычно связывают с космосом и земными вулканическими процессами. Это обстоятельство, как правило, ускоряло процесс мутагенеза в органическом мире. Наименее резистентные организмы вымирали. Такие эпохи играли революционную роль в интенсификации темпов эволюции. Они совпадают с переломными моментами развития органического мира докембрия  кембрия, девона, карбона, юры, и других геологических периодов. При этом установлен примерно одинаковый характер смены флоры и фауны в зависимости от содержания урана в биосфере. Многочисленные новые виды возникли в эпохи радиоактивности в результате мутаций.

Появление на Земле антропоидов, а затем и человека, также происходило на фоне неоднократного повышения содержания урана в биосфере. В геологическую эпоху конца палеогена – начала миоцена (примерно 28-30 млн. лет тому назад) отмечено уранонакопление, совпадающее с длительным, примерно в 10 млн. лет, перерывом в развитии антропоидов.

Появление антропоидов с наличием признаков Homo sapiens относят к концу ээма – началу вюрма. (75 тыс. лет назад), что по времени совпадает с повышением интенсивности уранонакопления. Второй максимум накопления урана  приходится на начало (10 тыс. лет назад). До этого в центральной и западной Европе существовали крупные стойбища охотников позднего палеолита, оставивших на стенах пещер шедевры доисторического искусства. Для мезолита (9,5-7,5тыс. лет назад) характерны редкие очаги обособленных друг от друга культур.

Повышение концентрации урана в осадках соответствует интенсивному накоплению органического вещества 7-6  и 4-3 тыс. лет назад. Для этого же времени характерен ярко выраженный перерыв в культуре (на Кипре 1,5 тыс. лет, в Египте 1 тыс. лет, в Палестине 1,5 тыс. лет). Перерывы в культуре связаны, по-видимому, с воздействием ионизирующей радиации на сформировавшиеся к тому времени экосистемы, одним из компонентов которых был Homo sapiens.

Радиационный риск

Ионизирующее излучение является вездесущим фактором нашей среды обитания, причем среды естественной. Эту малоприятную истину специалисты осознали на самой эре развития средств измерения радиации. Но уже в 50-е годы стал ясен и грядущий повсеместный рост её уровней; преимущества, предоставляемые ядерными технологиями, предопределили их широкое внедрение в медицину, хозяйственную и научно-техническую деятельность во всех развитых странах. Отсюда и техногенное повышение радиационного фона, свойственное нынешним условиям.

Почему же специалисты всех стран, причастные к применению ядерной технологии (и врачи не составляют исключения),мирятся с ростом воздействия излучения на людей, привносимым техническим прогрессом?

Следует отметить, что общемировая терпимость к радиационному риску ограничена лишь такими путями применения ионизирующего излучения, которые приносят несомненную медицинскую, хозяйственную или какую-то иную пользу. Никоим образом она не распространяется на разбросанные, утерянные или похищенные источники излучения. Разумна любая правильно спланированная «радиационно-опасная» деятельность людей.

Цивилизованное планирование должно такие возможности предвидеть, заблаговременно оценивать возможные отрицательные последствия и выстраивать на их пути «заградительные меры», меры более или менее совершенные (и дорогие) в зависимости от размеров вероятного ущерба. Последнее, конечно же, необходимо для обеспечения безопасного развития любой опасной технологии. Здесь парадокс, но только кажущийся. Обходиться без применения опасных («рискованных») технологий современное общество не может.

Среди  других рискованных технологий радиационная имеет преимущества. Появление достаточно высокой научной, технологической и просто общей культуры основано на достигнутых мировой наукой заведомо более глубоких знаний последствия облучения для человека по сравнению с другими антропогенными факторами риска. С этого знания начинается разумная терпимость к радиации, ее среди прочего недостает нашему обыденному сознанию для выработки хотя бы ясно осознанного, обдуманного отношения к проблеме радиационного риска.

Отношение людей к той или иной опасности определяется тем, насколько хорошо она им знакома. Засекреченность и особенно полусекретность в информации об атомной энергетике способствовала формированию мнения о наиболее опасном риске от этого вида деятельности. В тоже время некоторые имеющиеся радиационные опасности не привлекают внимания. В большинстве стран не обсуждается вопрос о неоправданно больших дозах облучения при рентгенологических обследованиях или о риске, связанном с наличием радона в закрытых помещениях.

Любая регламентация радиационного воздействия может только ограничивать риск в некоторых приемлемых пределах, но никак не предотвращать его полностью. Исключить риск невозможно его можно лишь минимизировать. В сущности сказанное предоставляет собой часть общей стратегии поведения отдельных люде и любых их сообществ в условиях осознанной неизбежности риска, опасности людей энергичной деятельности.

Вообще, вопрос о том, почему человек относится к одному виду деятельности, связанному с риском, более терпимо, чем к другому, мало изучен. А существующие методы оценки издержек и выгод от рискованных предприятий слишком неточны.

Засекреченность, а особенно полусекретность, питает страхи. Следует значительно повысить роль общественности в оценке того риска, который ей предлагают. В противном случае люди не захотят разделять этот риск. Выход этой ситуации – в знаниях, объективных, фундаментальных, разносторонних и надежных.

Восполнить имеющийся недостаток знаний в области проблемы «Радиоактивность и экология» и предстояло при написании этой работы.

При ее подготовке использованы материалы из литературных источников, приведенных в представленном списке и отражающих новые научные концепции и взгляды на роль радиоактивности в окружающем нас мире.

Действие радиации на живую клетку

Ионизирующая радиация состоит из лучей высокой энергии, общим свойством которых является способность проникать в облучаемую среду и производить ионизацию.

Энергия ионизирующих лучей превышает энергию внутримолекулярных и внутриатомных связей. Лучи, проникая в молекулу, производят её ионизацию, возбуждение, разрыв менее прочных связей, отрыв свободных радикалов. Это прямое действие радиации. Непрямое действие обусловлено химическими веществами, образующимися при первичной ионизации молекул растворителя (воды). Эти вещества обладают огромной биохимической активностью и вступают во взаимодействие между собой, а также с другими молекулами, не подвергшимися ионизации. В результате возникают следующие друг за другом химические и биохимические процессы, приобретающие характер цепных разветвлённых реакций.

Из всех первичных радиохимических превращений наибольшее значение имеет радиолиз воды, являющейся основным растворителем в биологических средах и составляющей 65-70% массы тела. В результате ионизации молекулы воды образуются свободные радикалы, которые вступают во взаимодействие с возбуждённой молекулой воды, кислородом тканей и дополнительно образуют перекись водорода, радикал гидропироксида, атомарный кислород. Продукты радиолиза воды обладают очень высокой биохимической активностью и способны вызывать реакцию окисления по любым связям. Большое значение имеют реакции свободных радикалов с белковыми макромолекулами, в том числе с ферментами. Здесь повреждаются наиболее чувствительные к окислению химические связи и функциональные группы.

Свободные радикалы и перекиси способны изменять химическое строение  ДНК, хранящей наследственную информацию. Окислению подвергаются ненасыщенные жирные кислоты и фенолы, при этом образуются радиотоксины, угнетающие синтез нуклеиновых кислот и изменяющие активность ферментов.

Радио- и биохимические реакции приводят к нарушению жизнедеятельности клетки, наблюдаются хромосомные аберрации (нарушения), генные мутации. Повреждаются все органоиды клетки, её энергетический обмен. Наиболее чувствительны к ионизирующей радиации молодые клетки, половые клетки и клетки крови.

Изменения в системе кроветворения наиболее выражены: через сутки после облучения наблюдается дефицит лимфоцитов, недостаток гранулоцитов, снижается фагоцитоз. Угнетение системы иммунитета – причина различных инфекционных осложнений. Вследствие снижения количества тромбоцитов наблюдается синдром кровоточивости.

                Искусственные короткоживущие радионуклиды играют незначительную роль в загрязнении окружающей среды: они умирают через 10 периодов полураспада полностью. Основные источники загрязнения атмосферы – искусственные долгоживущие радионуклиды. Следует отметить, что стрончий-90 по своему действию в организме приравнивается к кальцию: он депонируется в костях. Цезий-137 ведёт себя как калий: находится в клетках. Тем самым возможно длительное внутреннее облучение организма.

Поразмышляем над данными таблицы.

Таблица 4

Облучение человека от различных источников

Вид источника	Доза облучения, мбэр/год
Естественная радиация Рентгенодиагностика Испытания ядерного оружия (уже имевшие место) ТЭС и котельные на угле Авиарейс Нижний Новгород-Сочи-Нижний Новгород Использование природного газа в быту Просмотр передач по телевизору АЭС АСТ	200 100 2,5 0,5-15 1,5 0,1 0,1-0,2 0,2 0,01

Итак, животный мир приспособился к естественным радионуклидам, а к искусственным, например возникающим при работе ядерного реактора, нет. Если мы сравним данные таблицы, то наверное правильно будет утверждать, что опасность определяется не видом радионуклида, а дозой облучения. Чем больше доза, тем больше опасность здоровью.